基于W7100的以太网读卡器的设计与实现

　　在布线时需要特别注意的是：每对差分信号线之间尽量平行、靠近且长度相等，这样做是为了减少信号干扰。

　　3)、CH341T电路 CH341T通过串行口RXD、TXD与W7100相连。在9和10脚需要连接12 MHz的晶振。8脚(UD-)接USB插座的2脚，7脚(UD+)接USB插座的3脚。USB插座的1脚接5 V电源，4脚接地。

　　4)、X5043的连接 由于在W7100下载程序的时候不能受到X5043的影响，所以必须要在其与nRST引脚上添加一个跳线。在下载程序的时候要拔掉跳线帽，等下载完成之后再接上。要使X5043在上电之后开始工作必须在nCS引脚有一个从高电平到低电平的下拉。另外由于必须要与手动复位按钮共用nRST信号线，所以在复位键旁边不能并联大电容，这样会将复位信号过滤掉。

　　5)、电源设计 由于W7100芯片集成了以太网物理层，因此在布线时存在数字电源与模拟电源、数字地与模拟地的混合设计。总共包括1．8 V、1．8 D、1．8 A、3．3 V、3．3 D、3．3 A、数字地GND和模拟地GNDA，它们分别连接到W7100和其它器件的对应引脚。印刷板的铺地是数字地，但是模拟地也要尽量的宽。1．8 V、1．8 D和1．8 A之间用1μH电感相连接，同样3．3 V、3．3 D和3．3 A之间用1μH电感相连接，每种电源和地之间用一个10 μF的电容相连接。

　　6)、W7100引脚连接 W7100的XTLN0和XTLP0为内部PHY的晶体的输入输出。使用25 MHz平行共鸣晶体连接到这两个端口，以稳定内部振荡器。同样XTLN1和XTLP1引脚为W7100内核的晶体输入输出端，使用11．059 2 MHz平行共鸣晶体连接到这两个端口。

　　TM3-0和PM2-0引脚悬空，采用默认模式。BOOTEN引脚为启动代码控制，低电平运行应用程序代码，高电平运行下载程序，所以必须使用跳线方式将其分别连接到地和高电平，在开机时通过跳线进入不同运行状态。

　　F64EN引脚要外接4．7 k下拉电阻。RESETBG为PHY片外电阻，需要连接一个12．3 k(误差在1％以内)的电阻到地。RXLED和TXLED分别通过两个二极管连接到网口的nACT引脚(nACT需要上拉4．7 k电阻)，用来指示数据传输。

　　nINT3引脚和LINKLED引脚共同连接到网口的nLINK引脚，用来驱动连接指示灯。

　　7)、实物参考图 以上6点就是读卡器的几个重要部件的设计参考，在实际应用中可根据性能需要采用更加成熟的模块，这样会获得更好的效果。如在某工程中对刷卡可靠性要求很高，采用了周立功单片机公司的ZLG500AT模块作为刷卡模块。读卡器主板如图6所示。

　　4．软件设计

　　4．1 读卡器与服务器通信

　　读卡器与服务器的通信主要是读卡器向服务器发送卡号信息和服务器向读卡器发送写卡信息。服务器与读卡器之间采用面向连接的TCP ／IP协议作为通信的底层协议，读卡器作为客户端。服务器负责监听读卡器的连接请求。服务器端采用Socket套接字接口编写应用程序。

　　读卡器端将通过TCP／IP协议接收的数据保存到事先开辟的内存接收缓冲区，发送时将将要发送的数据存储在数据发送缓冲区，然后执行发送。由于W7100已经有硬核的套接字，所以可以直接使用。读卡器端的端口状态转化如图7所示：

　　刚复位时读卡器处于SOCK_CLOSED状态。如果此时服务器端在监听，则经过执行OPEN和CONNECT操作后进入SOCK_ESTABLISHED状态。这时候读卡器就可以与服务器通过SEND和RECV操作传输信息。读卡器主动执行DICON操作或者接收到服务器端的CLOSE命令后就再次进入SOCK_CLO-SED状态，等待下次连接。为了实现读卡器始终自动连接和断线重连，方案采用了一个循环的switch语句，关键示例代码如下：

　　读卡器执行设备监控的流程就写在示例的数据处理代码部分。读卡器内部含有dataflash，用来保存IP地址、服务器地址和MAC地址等信息。在复位时读取配置信息、调用初始化函数初始化以太网接口。

　　4．2 W7100读写IC卡

　　W7100在复位之后，首先要初始化微处理器和MFRC500，然后依次循环执行配置命令、请求命令、防碰撞命令、选择命令、证实命令、装载密钥命令、读卡命令、卡号发送服务器、(等待接收反馈数据)、(写卡命令)、闪烁LED、蜂鸣器蜂鸣。这样循环执行就可以完成刷卡功能。各个命令和功能分别采用一个函数来实现，具体的操作可以参考芯片使用手册，在这里就不再赘述。下面把主函数主要结构列举如下：

　　5．结束语

　　本文详细阐述了一种基于W7100的且支持以太网传输的读卡器方案，给出了硬件和软件设计的参考。该方案已经成功应用在某大型事业单位实验室管理系统中。经过实际运行结果表明该方案能够满足刷卡管理的可靠性及实时性要求。较之以前的方案，该方案成本更低、更容易开发。